一种颈部环主动噪声控制装置

1.本实用新型涉及电子设备技术领域，具体为一种颈部环主动噪声控制装置


背景技术：

2.随着科技的快速发展，更多的产业开始实现机械化，创造更多效益的同时也带来了许多噪音问题，严重影响了人们的日常生活和身心健康。在某种程度上，噪声已经成为了一种隐形的杀手。噪声污染已经被国际公认为第四大污染，来源非常广泛，几乎无处不在，其危害随着社会的发展也变的越来越严重，因此备受人们的关注。传统被动噪声控制装置只对中、高频段的噪声较为有效，而对低频噪声的控制效果不佳。此外该装置的尺寸与噪声频率成反比，在低频噪声时，其较大的体积以及昂贵的价格也极大地限制了其应用。在现实生活中，人们对低频噪声更加敏感，因为低频噪声不但容易使人疲劳、变的烦躁，而且容易使人注意力下降。主动噪声控制设备是基于声波相消干涉原理的电声学装置，通过扬声器发出与目标噪声幅值频率相同、相位相反的声波，进行声波相消干涉达到降噪的目的，其尺寸小、成本低，低频噪声降噪效果好，更利于便携式装置的应用。
3.人们在室内、舱内或者自由空间工作、学习、休息或者休闲都需要一个相对安静、舒适的环境，而如今的社会环境很难满足人们的这一需求。被动噪声控制装置只能在部分封闭空间实现少量降噪，无法满足用户随时随地的降噪需求。主动降噪耳机基于主动噪声控制技术，实现了人耳附近降噪，可以便携应用。但是长期佩戴耳机会严重损害人耳的听觉功能，致使听力下降，甚至失聪。而且夏季出汗、冬季带帽等因素都不便于佩戴耳机。
4.为解决上述问题，需要提供一种更有效、便携的主动噪声控制装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种颈部环主动噪声控制装置，具备便携、无线且对耳朵无任何物理接触的优点，解决了用户佩戴耳机的困扰，实现了用户随时随地降噪。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种颈部环主动噪声控制装置，包括数字信号处理器、模数/数模转换模块、信号预处理模块、参考麦克风、误差麦克风、扬声器以及可充电电池。电池与所有器件和模块相连接，实现单向供电。参考麦克风采集目标噪声经过信号预处理模块进行滤波、放大处理，然后通过模数/数模转换模块送至数字信号处理器。误差麦克风采集残余误差噪声经过信号预处理模块进行滤波、放大处理，然后通过模数/ 数模转换模块同样送至数字信号处理器。数字信号处理器通过已植入的主动噪声控制算法，利用采集的参考噪声和误差噪声产生次级输出信号。次级输出信号分别经过模数/数模转换模块和信号预处理模块后送至扬声器产生次级噪声，与目标噪声声波相消干涉达到降噪目的。
7.进一步地，所述数字信号处理器由fpga、dsp、arm或者单片机中的一种或者多种合作并用组成。
8.进一步地，所述信号预处理模块具有限幅、过流保护功能，包含无源滤波和有源滤
波的一种或者两者合用。
9.进一步地，本实用新型装置是一个双通道主动噪声控制系统，颈部环左右两端各为一个通道。每个通道包含一个参考麦克风、一个误差麦克风、两个扬声器、一个信号预处理模块和一个模数/数模转换模块，两端通道共用一个数字信号处理器。
10.进一步地，所述电池为充电电池，其左侧为usb充电口，右侧为电源指示灯。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
12.1.本实用新型只专注于降噪，整个装置没有多余功能，具有更多空间安装声学器件，可以实现更好的降噪效果。
13.2.本实用新型只需颈部佩戴即可，无需有线连接，即可实现随时随地降噪，如室外散步、室内学习或者卧室休息等。
14.3.本实用新型不接触耳朵，无需给耳部造成任何挤压，避免了长期佩戴耳机的不舒服问题，同时也避免了由于气候原因无法佩戴耳机进而无法实现降噪的情况，提高了装置的舒适性和便携性。
15.4.本实用新型考虑了声反馈的影响，可以补偿线性声反馈和非线性声反馈。
附图说明
16.图1为本实用新型结构示意图；
17.图2为本实用新型电池局部示意图；
18.图3为本实用新型内部电路工作原理图。
19.图中：1信号输入系统，包含：10参考麦克风和7误差麦克风；2信号输出系统，包含9扬声器；3信号处理系统，包含：5数字信号处理器、6模数/数模转换模块、8信号预处理模块；12可充电电池；14电源开关；13电源指示灯；11usb充电口。
具体实施方式
20.为清晰、完整描述本实用新型的目的、技术方案及其有益效果，下面结合附图及实施例，对本实用新型进一步进行详细说明。显然，此处的描述的实施例只为本实用新型的部分应用，而非全部的实施例。
21.请参阅图1
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3，一种颈部环主动噪声控制装置，包括颈部环壳体4、数字信号处理器5，模数/数模转换模块6、信号预处理模块8、参考麦克风10、误差麦克风7、扬声器9、电池 12，电源开关14，电源指示灯13，usb充电口11。
22.本实用新型为双通道主动噪声控制系统，图1两端分别对应左通道和右通道。
23.电池12单向为数字信号处理器5、模数/数模转换模块6、信号预处理模块8、参考麦克风10、误差麦克风7、扬声器9供电。
24.参考麦克风10和误差麦克风7都为心形指向性麦克风。
25.扬声器9为指向性扬声器。
26.参考麦克风的安装方向与误差麦克风和扬声器的方向相互垂直。以颈部环壳体4左端为例，扬声器9和误差麦克风7朝上安装，参考麦克风10安装于最前端，平行于颈部环壳体 4，方向与扬声器9和误差麦克风7垂直,这样可极大避免声反馈的影响。
27.参考麦克风10采集的目标噪声称为参考噪声，该信号分别经过信号预处理模块8
进行滤波、放大处理，然后分别经过模数/数模转换模块5输送至数字信号处理器5。
28.误差麦克风7采集残余误差噪声称为误差噪声，该信号分别经过信号预处理模块8进行滤波、放大处理，然后分别经过模数/数模转换模块6输送至数字信号处理器5。
29.数字信号处理器5利用主动噪声控制算法将参考噪声和误差噪声作为输入，计算输出次级输出信号，经过模数/数模转换模块6输送至扬声器9。
30.数字信号处理器5中的主动噪声控制算法为带声反馈的自适应控制算法，对线性声反馈和非线性声反馈都具有补偿作用。
31.信号预处理模块8包含三路放大、滤波、输出保护电路；模数/数模转换模块6包含两路模数转换电路和一路数模转换电路。
32.参考麦克风10采集的目标噪声输送至数字信号处理器5后首先要进行比较，重塑目标噪声波形。
33.综上所述：该颈部环主动噪声控制装置，通过颈部环壳体4、数字信号处理器5、模数/数模转换模块6、信号预处理模块8、参考麦克风10、误差麦克风7，扬声器9、电池12、电源开关14、电源指示灯13、usb充电口11的配合协作而成，在不依赖于耳机的情况下，解决了用户便携式降噪问题，极大改善了用户的体验效果。
34.本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。